(57)【要約】【課題】斜め線の多い描画パターンにおいても高速に画素値に展開できる電子ビーム露光装置を提供する。【解決手段】図形データ１００に、設計データの外部セル、微小セル、電源配線、セル配線などの属性データ１０２、あるいは設計データに高精細、標準精度、低精度といった精度情報１０３を持たせる。図形展開部２３０で斜め線や矩形などの図形情報１０１を精度情報１０３に応じた小さな矩形情報に細分し、画像生成部２４０で分割された矩形情報から電子ビームに対応する画素の占有面積を求め、出力部２５０で画素毎の画素値としてブランキング制御部に出力する。特に斜め線の展開速度を向上できる。また、設計データの精度属性と電子ビーム露光装置の特性を切り分けられるので、装置の調整が容易になる。【選択図】  図１
2005353715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路の図形データを、ウェーハ上に照射する電子ビームの照射量に対応した画素値に変換するパターン生成部と、該画素値に応じて電子ビームの照射量を制御し、かつ前記ウェーハ上をスキャンして前記図形データを該ウェーハ面に露光させる電子ビーム露光部と、を備える電子ビーム露光装置であって、
前記図形データは、少なくとも図形の形状と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度に関わる情報を含み、
前記パターン生成部は前記図形を矩形に分割して近似する時に、前記図形の属性に対応して分割数を変更することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
半導体集積回路の図形データを、ウェーハ上に照射する電子ビームの照射量に対応した画素値に変換するパターン生成部と、該画素値に応じて電子ビームの照射量を制御し、かつ前記ウェーハ上をスキャンして前記図形データを該ウェーハ面に露光させる電子ビーム露光部と、を備える電子ビーム露光装置であって、
前記図形データは、少なくとも斜め線を含む図形と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度に関わる情報を含み、
前記パターン生成部は前記斜め線を垂直線と水平線に分割して近似する時に、前記図形の属性に対応して分割数を変更することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記図形の属性はセルや配線の種類あるいは高精細、標準精度、低精細の情報で、
前記パターン生成部は前記図形の属性に応じて前記分割数を決定する属性変換部を有することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
前記属性変換部は、前記斜め線を分割した垂直線と水平線による頂点が該斜め線と所定距離以下となるように前記分割数を決定することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記パターン生成部が前記斜め線を画素の整数倍毎の水平線に分割する場合に、前記属性変換部は前記整数倍を前記分割数により決定することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
少なくとも図形と図形の属性からなる図形データを複数の矩形で近似し、矩形に変換した図形データからウェーハ上に照射する電子ビームの照射量に対応した画素値を求める電子ビーム露光装置のパターン生成方法であって、
前記図形データは、少なくとも図形の形状と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度を暗黙または明示的に示す情報を含み、
前記図形を複数の矩形に分割して近似する時に、前記図形の属性に応じて前記矩形への分割数を変更し、前記画素値への変換を行うことを特徴とするパターン生成方法。
【請求項７】
前記図形データは斜め線を含む図形からなり、前記斜め線を垂直線と水平線に分割して近似することを特徴とする請求項７に記載のパターン生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路をウェーハに書き込むための電子ビーム露光装置に関わり、特に図形情報を電子ビームの制御情報である画素値に変換する変換方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速な電子ビーム露光装置として、特許文献１に開示されるように、電子ビームを幾つかの開口部を通すことにより任意の形状の電子ビームを形成してウェーハに露光する、可変成形方式が実用化されてきた。
【０００３】
しかし、年々プロセスの微細化が進むにつれ、パターンの微細化も進み、露光単位である基本図形の数が急激に増大してきた。そのため、処理量が増大し、スループットの低下が問題になってきた。特に、図形を構成する斜線部分を精密に描画するためには、より細かい基本図形に分解することが必要である。
【０００４】
一方、近年、電子ビーム露光装置のスループットを向上させる画期的な方式として、特許文献２に開示されるように、複数本の電子ビームをラスタースキャンするマルチビーム方式の電子ビーム露光装置が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、斜め線あるいは曲線が、従来の矩形や台形の組合せではウェーハ上に精度良くパターンを形成できないことが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２５９０４５号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平１１−１９５５８９号公報
【特許文献３】特開平５−１１４５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２のマルチビーム方式では図形のグループ毎に電子ビームの偏向量を可変にすることで、スループットの向上を図っている。しかし、このスループットは露光時間のスループットであり、図形を画素データに変換するときの時間は考慮されていない。
【０００９】
近年のプロセスの微細化に伴う図形データ量の増大により、図形を画素データに変換する時間が増大して電子ビームの露光時間より長くなる傾向にある。特に、斜め線を精密に描画するためには、図形を露光単位である画素データに変換する必要があり、スループットを向上させるのが難しかった。
【００１０】
このように従来技術においては、露光装置自体は斜め線を含み高精度に処理することは考慮しているが、図形を高速に画素データに変換することは考慮されておらず、斜め線の多い半導体集積回路のパターンを露光する場合に、その処理時間が増大する。
【００１１】
本発明の目的は、斜め線が多い半導体集積回路のパターンを高速に画素値に変換する電子ビーム露光装置及びそのパターン生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明は、半導体集積回路の図形データをウェーハ上に照射する電子ビームの照射量に対応した画素値に変換するパターン生成部と、該画素値に応じて電子ビームの照射量を制御し、かつ前記ウェーハ上をスキャンして前記図形データを該ウェーハ面に露光させる電子ビーム露光部と、を備える電子ビーム露光装置であって、前記図形データは、少なくとも図形の形状と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度に関わる情報を含み、前記パターン生成部は前記図形を矩形に分割して近似する時に、前記図形の属性に対応して分割数を変更することを特徴とする。
【００１３】
あるいは、前記図形データは、少なくとも斜め線を含む図形と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度に関わる情報を含み、前記パターン生成部は前記斜め線を垂直線と水平線に分割して近似する時に、前記図形の属性に対応して分割数を変更することを特徴とする。
【００１４】
また、前記図形の属性はセルや配線の種類あるいは高精細、標準精度、低精細の情報で、前記パターン生成部は前記図形の属性に応じて前記分割数を決定する属性変換部を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記属性変換部は、前記斜め線を分割した垂直線と水平線による頂点が該斜め線と一定距離以下となるように前記分割数を決定する。あるいは、前記パターン生成部が前記斜め線を画素の整数倍毎の水平線に分割する場合に、前記属性変換部は前記整数倍を前記分割数により決定する。
【００１６】
本発明のパターン生成方法は、少なくとも図形と図形の属性からなる図形データを複数の矩形で近似し、矩形に変換した図形データからウェーハ上に照射する電子ビームの照射量に対応した画素値を求める電子ビーム露光装置のパターン生成方法であって、前記図形データは、少なくとも図形の形状と図形の属性からなり、前記図形の属性には前記画素値へ変換する時の精度を暗黙または明示的に示す情報を含み、前記図形を複数の矩形に分割して近似する時に、前記図形の属性に応じて前記矩形への分割数を変更し、前記画素値への変換を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本発明によれば、半導体集積回路のセルや配線パターンの属性に基づいて、ウェーハに展開する画素への展開精度をコントロールできるため、従来属性の種別に関係なく高精細に画素を展開していたのに比べ高速に画素値に展開できる。
【００１８】
また、本発明によれば、半導体集積回路のセルや配線パターンの属性から、ウェーハに展開する画素値の展開精度に変換する変換部を有することから、電子ビーム露光装置の特性と、半導体集積回路の特性を独立に扱うことが出来るようになる。これにより、セルや配線の特性を半導体集積回路の元の大規模な設計データにフィードバックすることなく、上記変換部で切り分け独立に扱うことが出来るようになり、大幅に調整作業が簡略化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、実施例を説明する前に、本発明の基本原理と構成について説明する。本発明は電子ビーム露光装置におけるパターン入力として、展開すべき図形情報のほかに、図形の属性情報を入力できるようにした。すなわち、斜め線を含む図形では、属性により、斜線部分の変換精度を変化させる。精度を必要としない図形部分では、粗い基本図形（矩形）へと変換できるため、基本図形数が減少し、装置のスループットを向上させることができる。
【００２０】
以下、属性に関して、より詳細に説明する。電子ビーム露光装置では、半導体集積回路のセルや配線のパターンを図形情報で与え、それを電子ビームのオン、オフ、または、照射量あるいは照射時間である電子ビームの画素値に変換し、ウェーハ全面に照射し、露光させるという処理を行なっている。
【００２１】
従来の電子ビーム露光装置では、この画素値への変換処理をどのような図形情報においても同じ精度で実施していた。しかし、実際の図形情報においては、メモリの微細セルを構築するセル内配線、ゲートパターンなどのように、装置における精度を最大限必要とするものと、半導体集積回路における広域の配線パターンや、電源、クロック配線、あるいは、比較的サイズの大きなインタフェース用の外部セルのパターンなどのように、標準的あるいは低精度でよいものとがある。
【００２２】
そこで、図形情報に加え、その属性情報を入力し、その属性に従って、図形毎に高精細なパターン生成、標準的な精度でパターン生成し、低精度でも良い場合は高速にパターン生成する処理を行えるようにした。
【００２３】
属性としては、ライブラリとしてのセルの種類や、配線層としての配線の種類、あるいは高精細、標準精度、低精度というように与えることが出来る。さらに、実際のプロセス、装置に合せて、誤差１％以内、１０％以内、２０％以内など、実際の精度にマッピングあるいは変換することで、装置毎に調整を行うことも出来る。
【００２４】
パターン生成の処理は、入力された図形情報と属性あるいはそれを変換した精度情報に基づき図形を画素情報に変換する。このとき、精度情報に基づき、高速性を優先する展開方法を用いた変換を行う。具体的には、斜め線を矩形に分割し、その分割数を要求精度から求められる数にする方法や、生成するパターンの座標系を要求精度に合せて粗くする方法がある。
【００２５】
以上のようにすれば、全ての図形情報を最大限の精度で画素に展開する場合に比べ、多くの図形を必要な精細度で高速に画素に変換できるので、全体の処理時間を短くすることが出来る。
【００２６】
また、図形情報に付加して与える属性情報は、予め与える変換テーブルまたは、変換プログラムによって、電子ビーム露光装置の扱える精度情報に変換するようにした。これにより、半導体集積回路のセルや配線パターンなどの図形情報を、電子ビーム露光装置と独立に作成することが可能で、電子ビーム露光装置の調整は、予め与える変換テーブルまたは、変換プログラムの変更によって容易に行うことができる。
【００２７】
以下、本発明の実施例を図１から図１１を用いて詳細に説明する。図１は本発明の電子ビーム露光装置の特徴部であるパターン生成部２００の一実施例を示すブロック図である。
【００２８】
半導体集積回路の図形データ１００には図形の種別と座標からなる図形情報１０１と、その図形が微細なセルであるとか、電源配線であるとかを示す図形の属性情報１０２が格納されている。図形データ１００はパターン生成部２００の入力部２１０に入り、属性情報は属性変換部２２０で属性情報から、精度情報１０３に変換が行なわれ、図形展開部２３０に送られる。
【００２９】
図形展開部２３０では、斜線や矩形などの図形情報を変換された精度情報１０３に基づき小さな矩形情報に分割する。矩形の情報に変換された図形情報は、画素生成部２４０に送られ、電子ビーム露光装置における電子ビームの出力強度を求めるため、図形が分割された矩形情報から、電子ビームに対応する画素の占有面積を求める処理を行う。求められた画素毎の値、即ち、電子ビームの照射強度は、出力部２５０でバッファリングされた後、画素値２０１として次段に出力される。
【００３０】
図１におけるパターン生成部は別の実施形態によってもよい。たとえば、図形データ１１０は、その図形が微細なセルであるとか、電源配線で低精度でよい、などを示す図形の属性か、高精細な図形であるとか、標準的な精度の図形であるとかを示す精度情報１０３を予め格納する。パターン生成部２００では、図形情報１０１と精度情報１０３を入力し、図形展開部２３０と画素生成部２４０により画素値に変換する。即ち、図１で示したパターン生成部２００に対して、属性の変換処理を予め図形データ１１０を作成する時点で行う構成である。
【００３１】
さらには、図形展開部２３０、画素生成部２４０もソフトウェアによって、予めデータを計算しておき、図形データとして算出した画素値をルックアップテーブルに格納することも出来る。現時点では、膨大な図形データと処理量を考慮すると、これらはハードウェアによって処理する必要があるが、近い将来、ソフトウェアで処理することも可能である。その場合においても、図形に属性を持たせ、精度情報に変換して処理することにより、高速に処理を行えるという、本発明の特徴が失われるものではない。
【００３２】
次に、電子ビーム露光装置の全体構成について説明する。始めに、半導体集積回路の設計手順全体を図２を用いて説明する。まず、論理設計者は作成する半導体集積回路の仕様を作成し、それに基づき論理設計１０を行い、ＲＴＬ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ）１１を作成する。ＲＴＬ１１は通常高位レベルのハードウェア記述言語で階層的に作成される。ＲＴＬ１１は更にＡＮＤとかＯＲ，レジスタといったゲートレベルの記述に変換するために論理合成１２を行い、ゲートレベルの記述であるゲートファイル１３を作成する。
【００３３】
次に、論理的な信号の接続を示しているゲートファイル１３を配置配線１４によって、実際の集積回路の物理的な配置と結線を行う。そのためには、ＡＮＤとかＯＲ、レジスタといった基本的なセルの物理的情報が必要になり、通常セルライブラリ１６が用意されている。セルライブラリ１６は、半導体製造装置のプロセスが決まると予めその性能に基づいてセル設計１７により作成するものである。
【００３４】
配置配線１４では、ゲートファイル１３に記述されたセルの種類と相互の結線情報に基づいて、セルライブラリ１６を参照しながら集積回路上にセルを配置し、更に相互の配線を行なっていく。その結果として図形ファイル１５が作成される。
【００３５】
図形ファイル１５には、後述するように外部ピンとの接続のための外部セル、内部モジュール、モジュール間の配線といった上位のレベルから、トランジスタのゲートパターンである拡散層、酸化膜、コンタクト部のパターンが階層的に図形情報として記述されている。ここに上げた外部セル、トランジスタのゲート関連の図形の種類は本実施例では暗黙の属性として扱う。一方、明示的な属性として、上記セル設計１７でセルライブラリ１６に、高精細処理図形を定義することが出来る。
【００３６】
図形ファイル１５はパターン生成１８によって画素値に変換され、マルチ電子ビーム露光装置１９によってウェーハ２０にパターンが書き込まれる。図２の図形ファイル１５は、図１の図形データ１００と同じであり、パターン生成１８は図１におけるパターン生成部２００に相当する。
【００３７】
次に、図３を用いてセルのパターンと集積回路、ウェーハとの関係を示す。ウェーハ２０上には集積回路２１が複数配置される。集積回路２１には、外部ピンとの接続部２２、内部のモジュール２３があり、それらは相互に配線されている。内部のモジュールは、セル２４のような基本セルを多数配置し、それらの間を配線したものである。
【００３８】
通常ＣＭＯＳの場合には、拡散層２５、コンタクト２６、ポリシリコン２７、メタル配線２８などの図形からなり、セルの定義として与えられる。この場合、セル名：インバータ、拡散層：矩形位置・座標、コンタクト：矩形位置・座標、といった定義を行い、上位記述で、そのセルを呼び出し、コンタクト間を接続する記述を行う。さらに、それをモジュールまたは、マクロセルとして定義するように階層的な記述がなされる。実際にウェーハにこのパターンが転写される場合には、各層の図形のみが切り出され、画素値に展開され、電子ビームで露光されるというように処理が行なわれる。
【００３９】
さて、このような半導体集積回路の図形データがどのようにウェーハに露光されるかを説明する。図４は、本発明のマルチ電子ビーム露光装置の全体構成を示す実施例である。
【００４０】
全体制御部５００は、パターン生成部２００に図形データ１００の取り込みを指示する。図形データ１００は順次画素に展開されてブランキング制御部３００へと渡される。全体制御部５００はパターン生成部２００からの画素展開状況に従って、ある一定量の画素データがブランキング制御部３００に渡されると、ブランキング制御部３００に、描画の指示を与える。
【００４１】
ブランキング制御部３００は、画素の値に基づき複数ある電子ビームの画素値を制御するブランカー４３０に、ある一定時間電子ビームを通過させる。電子ビーム露光を行う電子ビーム照射部４００は、電子源４１０と、それを複数の電子ビームに偏向する電子レンズ４２０と、ブランキング制御部３００からの指示により一定時間電子ビームを通過するブランカー４３０と、電子レンズ４４０を有している。さらに、ブランカー４３０によって偏向された電子ビームを通過させないための、小穴の空いた板４５０と、電子ビームを描画するウェーハの大きさに集束させる電子レンズ４６０と、ウェーハの微小領域で電子ビームをスキャンさせるための偏向を行う偏向器４７０を有している。偏向器４７０は偏向制御部６００により制御される。また、偏向器４７０では移動できない範囲で電子線をスキャンさせるための可動のウェーハステージ４９０を有し、ステージ制御部７００によって制御される。ウェーハステージ４９０には、パターンを書き込むウェーハ２０が載置される。
【００４２】
複数の電子ビームは電子レンズ４２０で偏向され、ブランカー４３０に到達する。ブランカー４３０ではブランキング制御部３００からの信号に接続された電極に挟まれた小さな穴を通過する。その際、その電極に電位差を与えておくと、電子ビームは直進できずに曲がってしまう。この電子ビームが電子レンズ４４０を通過すると、直進してきた電子線は、小穴の空いた板４５０の穴を通過できるが、ブランカーで曲げられた電子ビームは通過できない。これにより、複数の電子ビームを選択的に通過させることが可能となる。
【００４３】
通過した電子ビームは、偏向制御部６００の指示により偏向器４７０に与えられた電磁気により微小の電子線の移動が行える。さらに、ステージ制御部７００の指示によりウェーハステージ４９０の位置を検出しながら移動させるアクチュエータ７１０によって大きな移動を行なわせることが出来る。
【００４４】
この様子を図５に示す。ウェーハ２０には複数の電子ビーム８０１、８０２などが同時にブランカー４３０によって制御されながら照射されている。これが、偏向制御部６００と、偏向器４７０の作用によってウェーハ上のエリア８００上をスキャンし、そのエリアの電子ビームの照射を実行する。更に、ステージ制御部７００の指示により、大きくウェーハ２０の上を移動させ、ウェーハ２０全体に電子ビームを照射することができる。
【００４５】
図６に電子ビームの位置と露光量の関係を示す。１回の電子ビームの照射で、図のような露光分布８２０がウェーハ２０に照射される。これが、１画素の距離Ｄｘ離れて各画素の値に対応した時間照射されることによって、任意のパターンをウェーハ上に描くことが出来る。この露光量の総和がレジストの感光感度８３０以上になった部分がレジストを変質させることができ、レジスト除去剤でウェーハ上のレジストを除去することが出来る。
【００４６】
次に、図７により、図形データ１００から精度情報に基づいて高速に、描画パターンを生成する手法を説明する。図７（ａ）は半導体集積回路の配置配線処理１４を行った結果である図形ファイル１５の構造を示している。前述のように、図形ファイル１５は階層的に定義されており、チップは外部ピン、複数のモジュール、モジュール間配線から構成される。外部ピンは外部セルを呼び出し、モジュールは予め定義した内部セルの呼び出しとその結線によって定義される。
【００４７】
この外部セルと内部セルは、いわゆるＡＮＤ，ＯＲ，レジスタのような基本セルライブラリあるいは、それらの組合せであり、最下層においては、図７（ｂ）のように、拡散層、酸化膜、ポリシリコン、コンタクト、メタル配線といった各層に対応する図形データによって構成される。実際のウェーハへの描画は、その中の１つの層毎に行なわれるため、電子ビーム露光装置に入力する場合には、図７（ｃ）のように、各層毎の図形に階層を展開した図形データに変換される。この各層に展開した図形データは図７（ｄ）に示す構造となっており、多角形、折れ線などの図形種、絶対または相対位置、形状を示す座標、セル種、配線種を示す属性から構成される。この属性には、外部セルや、パワー用の大型セル、内部ゲートに使う標準セル、ＲＡＭのセルのような高精細セル、クロックやバス線のような基幹配線、モジュール内部の配線である標準配線、ＲＡＭのセルで用いるような高精細配線などの種類がある。実際には、図７（ｅ）に示すように、高精細、標準精度、低精度と３段階に分けて定義する。
【００４８】
これらの属性は、通常、チップから図７（ｃ）に示す描画用の図形データに変換する時に自動的に付加することが出来る。また、図７（ａ）（ｂ）のチップや、ライブラリセルを定義する際に、各階層、各図形毎に個別に設定することも出来る。その際には、デフォルトで設定される属性より、個別に設定する属性が優先的に設定される。例えば、外部セルではあるが、高精度に処理させる場合に用いることが出来る。
【００４９】
次に、図形データから画素値に変換する方法について説明する。まず、図８を用いて、概略の処理フローを示し、図９−１１を用いて具体的な画素への変換方法を説明する。この変換方法は、図１のハードウェアによらず、たとえばパターン生成部２００をＣＰＵにより構成し、ソフトウェアによって処理することが可能である。
【００５０】
始めに、図８のステップｓ１０１で、変換すべき図形データ１１０を入力する。次に、ステップｓ１０２で属性判定を行い、図形データ１１０に属性が指定されている場合はステップｓ１０４で属性を予め指定した精度に変換する。属性が指定されていない場合はステップｓ１０３で予め指定するデフォルトの精度に変換する。
【００５１】
属性が精度に変換された図形データ１０１はステップｓ１０５で、与えられた精度に従って決定される分割数により斜め線を縦横線に分割する。この分割により、図形データ１０１は矩形データになり、ステップｓ１０６によって画素データ（画素値）に変換する。画素データに変換された図形データは露光装置へと送られ、実際にウェーハ上に照射する電子ビームの強度（照射時間）として用いられる。
【００５２】
ここで示した処理手順は、図１を用いて示した電子ビーム露光装置におけるパターン生成部２００の処理内容と同一であり、現時点では現実的な処理時間を考慮するとハードウェアで実現されるものである。しかし、近い将来プロセッサの性能向上、メモリの増大が進むと、ソフトウェアによっても現実的な時間で処理することが可能になり、ハードウェアによる実施に制限されるものではない。
【００５３】
次に、ステップｓ１０５により、斜め線を与えられた精度に従って縦横線に分割する具体的な方法について説明する。
【００５４】
図９（ａ）は展開する図形の例を示しており、矩形９０１と台形９０２が定義されている。横軸、縦軸は図形の定義空間を示しており、本実施例では、１ｎｍを最小単位とする座標系で定義されるものとする。即ち、矩形９０１は座標を（Ｘ，Ｙ）で表すものとして、（８，８）、（５６，８）、（５６，１３６）、（８，１３６）の４点で定義される。また、台形９０２は、（５６，８）、（１４４，１３２）、（９６，１３２）、（５６，７６）の４点で定義される。
【００５５】
また、本実施例では、１画素の大きさ、即ち、電子ビームの間隔を１６ｎｍとしており、図９（ａ）の図形を画素値に展開すると、理想的には図９（ｂ）のような画素群が得られる。ここでは、１画素の値は図形の画素領域に占める面積比で与えられ、図９（ｂ）ではその比率である画素値を丸の大きさで表している。実際には、１画素の値は８ビットで表し、図形が画素に占める面積比率を０〜２５５の値で表す。
【００５６】
一般に、このような図形から展開した画素の占有面積を求める処理はアンチエリアス付き直線発生として知られている。矩形９０１の占有面積を求める場合は、下辺左下の座標（８，８）から、（０，０）と（１５，１５）を対角とする画素値は６４と求められる。これは（８，８）と（１５，１５）を対角とする領域が６４個の座標格子点からなり、占有面積比が６４／２５６となり、これを２５５の８ビットデータとして正規化することによって６３．７５となることから得られる。更に具体的には、座標（Ｘ，Ｙ）を入力とするテーブルから座標格子点数を求めることができ、更に、その２５５／２５６倍もテーブルまたは、簡単な論理回路により求めることが可能である。このように、矩形９０１の占有面積、画素値は簡単に求めることができる。
【００５７】
一方、斜め線を有する台形９０２の占有面積は、直線発生アルゴリズムにより、最も直線に近い座標格子点列を求め、求めた座標格子点から、占有面積を求めることが可能である。しかし、１画素の画素値を求めるために最大１６回の座標格子点を算出する必要があるため、非常に多くの処理時間が掛かってしまうことになる。
【００５８】
そこで、本実施例においては、図９（ｃ）に示すように、台形９０２の斜め線を図形９０３のように水平線と垂直線からなる図形に変換して処理する。この方法を第１の斜め線の展開方法と呼ぶことにする。
【００５９】
例えば、図形９０３の右側の斜め線に対応する部分は、１画素、即ち１６座標格子点に１個程度の頂点が生成されるように分割し、９本の水平線と、９本の垂直線に分割している。これによって、矩形９０１の画素の占有面積を用いる方法と同じく、頂点の座標（Ｘ，Ｙ）からテーブルを用いて求めることが出来、高速化が可能になる。当然、この分割数が直線の長さ、即ちこの場合直線の長辺の長さ１２４（Ｙ座標の差：１３２−８）より多ければ逆に遅くなる。しかし、１画素に１個程度の頂点が生成されるように分割を行えば、図９（ｄ）のように、殆ど図９（ｂ）の理想的な画素値の計算結果と同じ結果を得ることが出来る。
【００６０】
本実施例においては、直線を分割した時に生成する頂点と元の直線との最大の距離が、一定以下となる分割数を求めて分割する。例えば、標準精度では１／２画素（８座標格子）、高精細では１／４画素（４座標格子）、低精度では１画素（１６座標格子）としている。実際、台形９０２の右下辺の長軸は１２４、短軸は８８で、これをｍ等分した時の直線との最大誤差を１／４画素とするためには、簡単な幾何学計算により、８．９７・・となり、ｍは９となる。この計算の流れを以下に示す。
【００６１】
１／４画素は本実施例における座標系においては４である。底辺１２４、高さ８８の直角三角形の斜辺の長さは縦横の二乗和の平方根であり、１５２．０５である。斜辺から斜辺と直角を成す垂線を下ろして距離４離れた点と成す直角三角形を考えたとき、その直角三角形は元の三角形と相似であるから、水平な直角三角形の斜辺にあたる辺の長さは４×（１５２．０５／８８）となり６．９１である。元の直線との距離を考えると、その倍の距離が誤差の許容値となるので、１３．８２が分割された水平線の最大の長さとなる。これで１２４を割ることで、８．９７・・と求めることが出来る。分割数ｍは直線の縦横の長さから求められる許容値より大きい整数とする。
【００６２】
本実施例においては、このｍの値をパターン生成部２００が逐次計算するのではなく、直線の傾き、即ち直線の始点と終点のＸ座標と、Ｙ座標差分をｍで割った値を入力し、この頂点座標を加算のみで逐次求める方式を取っている。このように、属性情報である、高精細、標準精度、低精度を具体的な直線分割数の基準（上記直線と頂点の最大離間距離）とを結びつけるのが、図１に示した属性変換部２２０の機能である。
【００６３】
本実施例の場合は、予め直線の座標の増分を与えるため、属性変換部２２０では、属性に従って座標の増分を半分あるいは２倍にする処理を行う。半分の場合には、細かく分割されるため、高精細に直線が分割できる。２倍にする場合には粗く分割されるため、低精細に直線を分割できる。なお、属性変換部２２を持たない実施例においては、この変換処理は図形データを作成する時点で行なわせる。
【００６４】
以上に示したように、第１の斜め線の展開方法によれば、単純に直線を生成させるのに比べ、１／４画素のずれを許容できる場合は約８分の１の処理量で高速処理が可能である。また、分割した縦横線が、画素の境界に対してランダムに配置されるため、通常３〜４画素の大きさを持つ電子ビームを露光する場合は、隣接する画素の誤差を相殺される効果もある。
【００６５】
次に、第２の斜め線展開方法として、画素の占有面積を直線と画素の境界の格子線との交点から求める。図１０は、四頂点（１６，３２）、（１４４，４８）、（１４４，１２８）、（１６，９６）で囲まれた四角形を画素値に展開する方式を示す。斜め線である上辺と下辺は順次画素の境界即ち、ＸあるいはＹが１６、３２，４８，６４といった垂直、水平の格子線と交わる点を求め、その占有面積と同じ面積となる水平線を生成する。
【００６６】
例えば、下辺の斜め線においては、Ｘ＝３２の格子線と交わるＹ座標は傾き×距離＋切片で求まるので図９の場合（４８−３２）／（１４４−１６）・１６＋３２となり、Ｙ＝３４と求まる。さらに、Ｘ＝４８ではＹ＝３６と求まっていく。そこで、（１６，３２）と（３２，３４）を対角とする画素の面積は、求めた格子線のＹ座標の始点Ｙ＝３２と終点Ｙ＝３４の中間値Ｙ＝３３となるので、下辺を（１６，３３）、（３２，３３）とする場合の面積と同じになる。
【００６７】
このように、１画素毎に１本の水平線に元の直線を分割することにより、矩形における面積及び、画素値算出の手段が使え、かつ、図１０（ｂ）に示すように、ほぼ求めるべき画素値を正しく得ることができる。
【００６８】
展開が低精度で良い属性をもつ図形の場合には、図１０（ｃ）に示すように、４画素分の格子線毎に、直線と交わる点を求める。その結果、図１０（ｄ）のように、大よそ求めるべき画素値を、少ない処理量で求めることが出来る。
【００６９】
同じ下辺の展開において、始点から４画素離れた格子線と交わるＹ座標は、（４８−３２）／（１４４−１６）・（８０−１６）＋３２で４０が求まる。これから図１０（ａ）の場合と同様に、Ｙ＝３２とＹ＝４０の中間値はＹ＝３６となり、下辺を（１６，３６），（８０，３６）を分割する第一の線分として求める。
【００７０】
さらに、具体的に、画素の境界の格子線と任意の直線との交点を簡単に求める方法について図１１を用いて説明する。
【００７１】
２次元の座標空間上に頂点９１０を始点とする直線について考える。その始点９１０の座標を（Ｘｓ，Ｙｓ）、終点を（Ｘｅ，Ｙｅ）とする。ここで、始点から終点へのベクトルと、始点から任意の座標点（Ｘ，Ｙ）とで成すベクトルの外積ＳはＸｅ−ＸｓをＤＸ、Ｙｅ−ＹｓをＤＹと置くと、（Ｘ−Ｘｓ）・ＤＹ−ＤＸ・（Ｙ−Ｙｓ）となる。この外積Ｓは絶対値は三角形の面積を表し、符号は、始点から座標点（Ｘ，Ｙ）とでなるベクトルの回転方向を示しており、直線の上にあるか、下にあるかを示している。
【００７２】
図１１は画素境界格子線と直線との交点を求める方式を示している。例えば、始点９１０を任意の座標点（Ｘ，Ｙ）と置くと、外積Ｓは０である。即ち、直線上にある座標点の外積Ｓは０になる。また、画素の境界の格子点９１１においては、外積Ｓは（１６−｜Ｘｓ｜１６）・ＤＹ＋（１６−｜Ｙｓ｜１６）・ＤＸとなる。ここで、｜Ｘｓ｜１６はＸｓを１６で割った余り、即ち、下位４ビットの値を示している。これが負の値であれば、図１１のように、座標点９１１は直線の上側にある。以降、座標点９１２、９１３は求めた外積Ｓに１６・ＤＹを加算することで求められる。また、座標点９１４、９１５の外積Ｓは、座標点９１２，９１３のそれぞれに、１６・ＤＸを減算することで求められる。
【００７３】
このように、画素の境界の格子点の直線に対する上下関係を順次判定することが出来る。即ち、座標点９１１が負であることから、画素境界の格子線との交点９１６の存在が判り、座標点９１１の外積が負で座標点９１２の外積が正であれば、交点９１７の存在が判り、同様にして交点９１８，９１９の存在がわかる。実際には、交点９１６，９１７，９１８，９１９の座標を求める必要がある。
【００７４】
交点９１６，９１８，９１９のようなＹ軸に平行な格子線との交点の場合は、外積Ｓを１６・ＤＸで割った値として求められる。例えば、座標点９１２の外積Ｓから座標点９１４の外積Ｓの差は１６・ＤＸであるため、座標点９１４の外積Ｓはそのまま交点９１８との距離Ｆｙに相当するものとなる。同様に、Ｘ軸に平行な格子線と交差する交点９１７の場合にも、座標点９１１の外積Ｓを１６・ＤＹで割ることにより交点９１７との距離Ｆｘを求めることが出来る。ここで、除算の演算が必要になり、ハードウェアによって実現する場合にゲート量、ゲートディレイが問題になるが、求める結果の精度は本実施例の場合４ビットで良いため、非常に簡単な回路、例えば４段の加減算器をパイプラインに並べることで実現可能である。
【００７５】
以上示した、第２の斜め線の展開方法によれば、座標単位に直線上の点を生成させる従来の直線発生方法（Ｂｒｅｓｅｎｈａｍの直線発生法が特に有名）に比べ、１回の演算で分割点を求めることが出来るので、１６分の１の処理で直線を分割していくことが出来る。また、画素の境界に分割点が生成されるため、ラスター毎に画素を生成させるラスタースキャン型の装置としては、画素生成の処理が簡単になるという効果がある。
【００７６】
以上、本実施例によれば、半導体集積回路のセルや配線パターンの属性に基づいて、ウェーハに展開する画素の展開精度を制御できるため、従来属性の種別の関係なく高精細に画素を展開していたのに比べ高速に画素値に展開することが可能となる。特に、斜め線の多いセルや配線パターンの場合には、従来方式では矩形に比べ１桁（１６倍)性能が低下するのに対し、矩形と同等の性能で画素値に展開することが可能となる。
【００７７】
また、本実施例によれば、半導体集積回路のセルや配線パターンの属性から、ウェーハに展開する画素値の展開精度に変換する変換部があることから、電子ビーム露光装置の特性と、半導体集積回路の特性を独立に扱うことが出来るようになる。すなわち、半導体集積回路の設計データは、セル、配線、モジュール、チップレベルで高精細、標準精度、低精度などの属性を与え管理し、電子ビーム露光装置では、高精細をプロセスの持つ最高の精度で画素値に展開し、標準精度では、例えば誤差が４ｎｍ以下、低精度は８ｎｍ以下となるように、設定、調整することが出来る。更に具体的な効果としては、こうすることにより、セルや配線の特性を半導体集積回路の元の大規模な設計データにフィードバックすることなく、上記変換部で切り分け独立に扱うことが出来るようになり、大幅に調整作業が簡略化される。
【００７８】
また、本実施例によれば、階層化された半導体集積回路の設計データに高精細、標準精度、低精度といった属性を明示的に設定でき（また設定しない場合）、そのセルや配線の内部セル、外部セル、セル内配線、モジュール間配線といった属性から、デフォルトの属性として、暗黙的に設定されることから、属性設定のデータを必要以上に増やすことなく、セルや配線単位に画素値への展開精度を制御することが可能となる。
【００７９】
本実施例では、斜め線を中心に図形から、画素データに変換する方法を示したが、本発明は矩形などの図形の画素に占める割合（面積）を求める場合にも、精度を下げて高速化することが出来る。上記の実施例では、矩形の頂点の下位座標から、画素の占める割合を順次求めているが、低精度でよい場合は頂点の下位座標を無視して、画素の有る／無しを判定することで高速化できる。これは特に、パターン生成をソフトウェアで実現する場合に効果があり、本発明の特徴である図形の属性を精度情報に変換し、さらに画素に変換する方式は、図形が斜め線を含む場合に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例による電子ビーム露光装置のパターン生成部の構成図。
【図２】半導体集積回路の設計から、ウェーハが出来るまでの流れを示す説明図。
【図３】ウェーハ上のチップとセルパターンの関係を示す断面拡大図。
【図４】本発明の一実施例によるマルチ電子ビーム露光装置の全体構成図。
【図５】ウェーハへの画素の露光手順を示す説明図。
【図６】電子ビームの特性と露光の状態を示す説明図。
【図７】半導体集積回路の各種データ構造を示す説明図。
【図８】本発明の一実施例によるパターン生成部の処理手順を示すフロー図。
【図９】第一の斜め線展開方法による画素値への展開を示す説明図。
【図１０】第二の斜め線展開方法による画素値への展開を示す説明図。
【図１１】第二の斜め線展開方法の詳細を示す説明図。
【符号の説明】
【００８１】
２０…ウェーハ、１００…図形データ及び属性データ、１０１…図形情報、１０２…属性情報、１０３…精度情報、２００…パターン生成部、２１０…入力部、２２０…属性変換部、２３０…図形変換部、２４０…画素生成部、２５０…出力部、３００…ブランキング制御部、４００…電子ビーム照射部、４３０…ブランカー、４７０…偏向器、４９０…ウェーハステージ、５００…全体制御部、６００…偏向制御部、７００…ステージ制御部、８００…偏向範囲、８３０…レジスト感度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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